CN111738449B - 一种量子比特的调控方法及装置 - Google Patents
一种量子比特的调控方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111738449B CN111738449B CN202010631891.6A CN202010631891A CN111738449B CN 111738449 B CN111738449 B CN 111738449B CN 202010631891 A CN202010631891 A CN 202010631891A CN 111738449 B CN111738449 B CN 111738449B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- quantum
- user
- displaying
- responding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 title claims abstract description 138
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 230000005533 two-dimensional electron gas Effects 0.000 claims abstract description 59
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 40
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 21
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 15
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 10
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 12
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 10
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 5
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000004435 EPR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 230000019771 cognition Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010893 electron trap Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000005040 ion trap Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000005610 quantum mechanics Effects 0.000 description 1
- 230000009711 regulatory function Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-IGMARMGPSA-N silicon-28 atom Chemical compound [28Si] XUIMIQQOPSSXEZ-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N10/00—Quantum computing, i.e. information processing based on quantum-mechanical phenomena
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B5/00—Electrically-operated educational appliances
- G09B5/02—Electrically-operated educational appliances with visual presentation of the material to be studied, e.g. using film strip
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种量子比特的调控方法及装置，方法包括：在终端界面显示半导体量子芯片的电极结构；其中，所述电极结构包括：源极、漏极、第一电极Barrier gate、第二电极Plunger gate；在所述源极和所述漏极间显示二维电子气；接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极的调控操作，基于所述二维电子气获得量子点；接收并响应用户输入的针对所述量子点的磁体磁场调节操作，以使所述量子点形成自旋量子比特。利用本发明实施例，供用户交互体验半导体量子芯片内部量子比特的调控过程，展示电极结构逻辑，以加深用户对量子计算的理解，并填补相关技术的空白。
Description
技术领域
本发明属于量子计算技术领域，特别是一种量子比特的调控方法及装置。
背景技术
量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。量子计算机因其具有相对普通计算机更高效的处理数学问题的能力，例如，能将破解RSA密钥的时间从数百年加速到数小时，故成为一种正在研究中的关键技术。
量子计算机的实现需要遵循量子力学规律的量子比特作为基本单元。通常微观世界的电子、原子、或者离子表现出量子特性，而宏观世界的物体的表现是经典的，所以最早量子计算机的演示模型是利用分子中的核自旋作为量子比特，用核磁共振方法控制核自旋来实现量子计算。该方法存在的问题是只能实现为数不多的量子比特，而真正实用的量子计算机必须具备数百到上千个量子比特才能解决实用问题，所以如何实现规模可扩展的量子计算机是一个重要的问题。为了在实践中构造出实用的量子计算机，学者们提出了多种方案，包括超导、核自旋、电子自旋、光学腔、离子阱等。其中，开发与现代半导体工艺兼容的半导体全电控量子芯片，是当前量子计算机研制的重要方向之一。
但是，由于目前公众对半导体量子计算机的认识水平十分有限，并且现有技术中也没有相应的终端供用户交互体验，以演示半导体量子计算机的内部逻辑，加深对量子计算的理解。
发明内容
本发明的目的是提供一种量子比特的调控方法及装置，以解决现有技术中的不足，它能够供用户交互体验半导体量子芯片内部量子比特的调控过程，展示电极结构逻辑，以加深用户对量子计算的理解，并填补相关技术的空白。
本申请的一个实施例提供了一种量子比特的调控方法，包括：
在终端界面显示半导体量子芯片的电极结构；其中，所述电极结构包括：源极、漏极、第一电极Barrier gate、第二电极Plunger gate；
在所述源极和所述漏极间显示二维电子气；
接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极的调控操作，基于所述二维电子气获得量子点；
接收并响应用户输入的针对所述量子点的磁体磁场调节操作，以使所述量子点形成自旋量子比特。
可选的，所述在所述源极和所述漏极间显示二维电子气，包括：
接收并响应用户输入的电极电场操控操作，在所述源极和所述漏极间对应生成并显示二维电子气。
可选的，所述接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极的调控操作，基于所述二维电子气获得量子点，形成自旋量子比特，包括：
接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极中第一特定电极的第一调控操作，基于所述二维电子气获得对应的一量子点，作为自旋量子比特。
可选的，所述接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极的调控操作，基于所述二维电子气获得量子点，形成自旋量子比特，包括：
接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极中第二特定电极的第二调控操作，基于所述二维电子气获得对应的两个或多个量子点，作为两个或多个自旋量子比特。
可选的，所述终端界面还显示所述半导体量子芯片的ESR线；
所述方法还包括：
接收并响应用户输入的、针对所述ESR线的微波操作，将所述自旋量子比特做翻转操作并显示所述自旋量子比特的第一自旋方向。
可选的，还包括：
在所述终端界面的第一区域，显示所述源极和所述漏极间的势阱分布；
在基于所述二维电子气获得量子点时，基于所述势阱分布,显示所述量子点的能级分布；
在将所述自旋量子比特做翻转操作时，基于所述能级分布，显示所述自旋量子比特的第二自旋方向。
可选的，还包括：
在所述终端界面的第二区域，显示所述第一电极和所述第二电极的电极电压信号。
可选的，还包括：
在所述电极结构对应区域动态显示所述磁体磁场调节操作对应的磁场流向。
可选的，所述电极结构以3D建模的初始视角进行显示；
所述方法还包括：
接收并响应用户输入的移动操作，以对应视角显示所述电极结构；
接收并响应用户输入的复位操作，以初始视角显示所述电极结构。
本申请的又一实施例提供了一种量子比特的调控装置，包括：
第一显示模块，用于在终端界面显示半导体量子芯片的电极结构；其中，所述电极结构包括：源极、漏极、第一电极Barrier gate、第二电极Plunger gate；
第二显示模块，用于在所述源极和所述漏极间显示二维电子气；
调控模块，用于接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极的调控操作，基于所述二维电子气获得量子点；
生成模块，用于接收并响应用户输入的针对所述量子点的磁体磁场调节操作，以使所述量子点形成自旋量子比特。
可选的，所述第二显示模块，具体用于：
接收并响应用户输入的电极电场操控操作，在所述源极和所述漏极间对应生成并显示二维电子气。
可选的，所述调控模块，具体用于：
接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极中第一特定电极的第一调控操作，基于所述二维电子气获得对应的一量子点。
可选的，所述调控模块，具体用于：
接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极中第二特定电极的第二调控操作，基于所述二维电子气获得对应的两个或多个量子点。
可选的，所述终端界面还显示所述半导体量子芯片的ESR线；
所述装置还包括：
翻转模块，用于接收并响应用户输入的、针对所述ESR线的微波操作，将所述自旋量子比特做翻转操作并显示所述自旋量子比特的第一自旋方向。
可选的，还包括：
第三显示模块，用于在所述终端界面的第一区域，显示所述源极和所述漏极间的势阱分布；
第四显示模块，用于在基于所述二维电子气获得量子点时，基于所述势阱分布,显示所述量子点的能级分布；
第五显示模块，用于在将所述自旋量子比特做翻转操作时，基于所述能级分布，显示所述自旋量子比特的第二自旋方向。
可选的，还包括：
第六显示模块，用于在所述终端界面的第二区域，显示所述第一电极和所述第二电极的电极电压信号。
可选的，还包括：
第七显示模块，用于在所述电极结构对应区域动态显示所述磁体磁场调节操作对应的磁场流向。
可选的，所述电极结构以3D建模的初始视角进行显示；
所述装置还包括：
移动显示模块，用于接收并响应用户输入的移动操作，以对应视角显示所述电极结构；
复位显示模块，用于接收并响应用户输入的复位操作，以初始视角显示所述电极结构。
本申请的又一实施例提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项中所述的方法。
本申请的又一实施例提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项中所述的方法。
与现有技术相比，本发明提供的一种量子比特的调控方法，首先在终端界面显示半导体量子芯片的电极结构，其中，电极结构包括：源极、漏极、第一电极Barrier gate、第二电极Plunger gate；在源极和漏极间显示二维电子气，最后接收并响应用户输入的、针对第一电极和第二电极的调控操作，基于二维电子气获得量子点，接收并响应用户输入的针对量子点的磁体磁场调节操作，以使量子点形成自旋量子比特，从而实现用户交互体验半导体量子芯片内部量子比特的调控过程，展示电极结构逻辑，以加深用户对量子计算的理解，并填补相关技术的空白。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种量子比特的调控方法的计算机终端的硬件结构框图；
图2为本发明实施例提供的一种量子比特的调控方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种量子比特的调控装置的结构示意图。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
量子计算作为前沿技术领域，社会公众和相关专业初学者对此了解有限，为用户提供在线演示、教育科普及模拟服务等方面的工作任重道远。开发与现代半导体工艺兼容的半导体量子芯片，是当前量子计算机研制的重要方向之一。为了使用户直观感受量子计算机的结构原理，本发明提供一种量子比特的调控方法及装置，模拟展示物理量子计算机的内部结构和相关行为，并供用户进行交互体验，提高公众对于量子技术发展带来的深远重大影响的认知，起到科普教育的重要作用。
下面首先详细介绍一种量子比特的调控方法，该方法可应用于电子设备，如移动终端，具体如手机、平板电脑；如计算机终端，具体如普通电脑、服务器集群等等。
下面以运行在计算机终端上为例对其进行详细说明。图1是本申请实施例的一种量子比特的调控方法的计算机终端的硬件结构框图。如图1所示，计算机终端可以包括一个或多个（图1中仅示出一个）处理器102（处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置）和用于存储数据的存储器104，可选地，上述计算机终端还可以包括用于通信功能的传输装置106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述计算机终端的结构造成限定。例如，计算机终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。
存储器104可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本申请实施例中的量子比特的调控方法对应的程序指令/模块，处理器102通过运行存储在存储器104内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
传输装置106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括计算机终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置106包括一个网络适配器（Network Interface Controller，NIC），其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置106可以为射频（Radio Frequency，RF）模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
参见图2，图2为本发明实施例提供的一种量子比特的调控方法的流程示意图，可以包括如下步骤：
S201，在终端界面显示半导体量子芯片的电极结构；其中，所述电极结构包括：源极、漏极、第一电极Barrier gate、第二电极Plunger gate；
具体的，可以在初始终端界面显示半导体量子芯片的电极结构（内部电极结构），该电极结构可以3D建模的初始视角进行显示，其中，初始视角是指打开初始终端界面所展示给用户观看的视角，通常可以为正面的平视视角。
并且，在终端界面还可以显示包括硅、二氧化硅、硅28的三层半导体量子芯片结构，以及包含的ESR line（ESR线，即电子自旋共振线）、介质层、外部电极等一整个半导体量子芯片的截面结构图（实际的半导体量子芯片可采用FinFET结构，兼容传统产线工艺）。其中，外部电极是将内部电极引出来，目的是作为引脚，通过集成电路技术，引出来连接到与半导体量子芯片连接的各个仪器。介质层可以由二氧化硅制成，也可以由其他绝缘材料制成，其主要目的是在外部电极和ESR line之间形成一个绝缘保护层。
在实际应用中，还可以接收并响应用户输入的移动操作，以对应视角显示电极结构；还可以接收并响应用户输入的复位操作，以初始视角显示电极结构。
例如，用户可以通过鼠标右键长按3D建模的电极结构模型进行旋转或移动、通过鼠标滚轮滚动进行缩放等功能操作，电极结构则以对应视角展示给用户，便于用户了解量子芯片的内部构造，提升用户体验。此时，用户点击执行复位功能操作，电极结构则复位至初始视角进行展示。
具体的，电极结构可以包括：1条源极（Source，S极）、1条漏极（Drain，D极）、3条第一电极Barrier gate（势垒电极）、2条第二电极Plunger gate（电子数调控电极），通常还包括2条第三电极Accumulate gate（电子聚合电极）。其中，源极、源极可理解为电子库（提供离子注入），通过加电压形成电流，一般从源极S出发流向漏极D；Accumulate gate用于隔离量子注入和量子点区域，减少杂质影响，Barrier gate是为了排空电子囚禁量子点，Plungergate是为了调解量子点的电化学势。
S202，在所述源极和所述漏极间显示二维电子气；
具体的，可以初始终端界面显示半导体量子芯片的电极结构，同时显示二维电子气，也可以接收并响应用户输入的电极电场操控操作，在源极和漏极间对应生成并显示二维电子气。
例如，用户可以点击终端界面上的电极电场操控操作按钮，随即在源极和漏极间模拟生成二维电子气，并显示在第一电极、第二电极、第三电极的下方区域。
其中，二维电子气(Two-dimensional electron gas, 2DEG) 是指电子群可以自由在二维方向移动,而在第三维上受到限制的现象，它是许多场效应器件的工作基础。在实际应用中，可以在源极和漏极上施加电压，基于电场调制下不同材料的能带扭曲等因素形成一层二维电子气（自由电子）。
S203，接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极的调控操作，基于所述二维电子气获得量子点；
具体的，3条第一电极可称为B1、B2、B3（B1、B2、B3仅仅表示名称区分，其余电极同理），2条第二电极设为P1、P2，2条第三电极设为A1、A2。排列顺序可以为：A1、B1、P1、B2、P2、B3、A2。
在一种实现方式中，可以接收并响应用户输入的、针对第一电极和第二电极中第一特定电极的第一调控操作，基于二维电子气获得对应的一量子点。
其中，第一特定电极可以为：B1、P1、B2，或者为：B2、P2、B3。
例如，用户可以点击第一调控功能操作按钮，终端触发该操作，在B1、P1、B2上施加电压，通过B1、B2上电压的电场调节，在二维电子气基础上排空囚禁形成一个量子点，此时量子点可理解为一群少量的聚集电子，通过调节P1上电压，控制量子点中电子电化学势能级，从而使得量子点处于单个电子区域（成为单电子），即该区域内的量子点可理解为单电子。该种方式，可简称为左调控。
或者，用户可以点击第一调控功能操作按钮，终端触发该操作，在B2、P2、B3上施加电压，通过B1、B2上电压的电场调节，在二维电子气基础上排空囚禁形成一个量子点，通过调节P2上电压，控制量子点中电子电化学势能级，从而使得量子点处于单个电子区域，即该区域内只有单电子组成的量子点。该种方式，可简称为右调控。
当然，可设有2个第一调控功能操作按钮，兼具左调控和右调控方式。
在另一种实现方式中，可以接收并响应用户输入的、针对第一电极和第二电极中第二特定电极的第二调控操作，基于二维电子气获得对应的两个或多个量子点。其中，第二特定电极可以为第一电极和第二电极的全部电极：B1、P1、B2、P2、B3。
例如，用户可以点击第一调控功能操作按钮，终端触发该操作，在B1、P1、B2、P2、B3上施加电压，通过B1、B2、B3上电压的电场调节，在二维电子气基础上排空囚禁形成2个量子点，该2量子点位于P1、P2下方区域。通过调节P1、P2上电压，控制各个量子点中电子电化学势能级，从而使得各个量子点分别处于单个电子区域。该种方式，可简称为全调控。同理，在电极数量设置更多的情况下，则可以实现多个量子点。
S204，接收并响应用户输入的针对所述量子点的磁体磁场调节操作，以使所述量子点形成自旋量子比特。
具体的，当前量子点处于单电子状态。可以接收用户的磁体磁场调节操作，响应该操作，对量子点施加磁场，使得量子点中的电子能级发生劈裂，从而形成电子自旋能级，此时量子点即成为电子自旋量子比特。其中，可以通过半导体量子计算机中稀释制冷机里的磁铁施加磁场，磁场大小可通过给磁铁施加电流大小进行控制。
在实际应用中，终端界面还可以显示半导体量子芯片的ESR线。还可以接收并响应用户输入的、针对ESR线的微波操作，将自旋量子比特做翻转操作并显示自旋量子比特的第一自旋方向。
例如，用户点击终端界面上的微波操作功能按钮，终端接收该微波操作，操控自旋量子比特做翻转，第一自旋方向由自旋向下变为自旋向上，进而用于后续读取量子比特的信息。ESR线的作用即为施加微波操作，使得自旋量子比特做翻转，实现量子逻辑门操作。
具体的，为了展示量子比特的粒子特性，加深用户的理解，还可以在终端界面的第一区域，显示源极和漏极间的势阱分布；在基于二维电子气获得量子点时，基于势阱分布,显示量子点的能级分布；在将自旋量子比特做翻转操作时，基于能级分布，显示自旋量子比特的第二自旋方向。
其中，势阱指的是粒子在某力场中运动，势能函数曲线在空间的某一有限范围内势能最小，形如陷阱，称为势阱。对于微观量子而言，有一个决定粒子性质的最直接的参量——能量，粒子的能量往往分布在几个分离的能级上面。
终端界面的第一区域可自行设定，第一区域初始显示有源极与漏极间形成的势阱。在获得量子点时，增加显示该量子点的能级；进一步，在自旋量子比特翻转时，增加显示其翻转后所处的能级和第二自旋方向。与第一自旋方向相比，两者仅所显示的区域不同，第一自旋方向可显示在二维电子气区域中形成的自旋量子比特上，其自旋方向本身保持一致性。
具体的，还可以在终端界面的第二区域，显示第一电极和第二电极的电极电压信号。
其中，终端界面的第二区域可自行设定，用于显示第一电极和第二电极的电压信号变化。例如，第二区域能够显示全部第一电极和第二电极B1、P1、B2、P2、B3上各自施加电压前后的信号变化。
在左调控时，显示B1、P1、B2的电极电压信号变化，施加电压增大至某一位置平衡，以实现获得一量子点为准，此时第一区域可显示该量子点所处的一个能级，P2、B3处无电极电压信号；
在右调控时，显示B2、P2、B3的电极电压信号变化，施加电压增大至某一位置平衡，以实现获得一量子点为准，此时第一区域可显示该量子点所处的一个能级，B1、P1处无电极电压信号；
在全调控时，显示B1、P1、B2、P2、B3的电极电压信号变化，施加电压增大至某一位置平衡，以实现获得两个量子点为准，此时第一区域可显示该两个量子点分别所处的能级。
具体的，为了直观展示量子比特所处的电磁环境，还可以在电极结构对应区域动态显示磁体磁场调节操作对应的磁场流向。通过可视化模拟磁场分布及流向，提升用户体验，加深对半导体量子芯片内部结构原理的认识。
可见，通过在终端界面显示半导体量子芯片的电极结构，其中，电极结构包括：源极、漏极、第一电极Barrier gate、第二电极Plunger gate；在源极和漏极间显示二维电子气，最后接收并响应用户输入的、针对第一电极和第二电极的调控操作，基于二维电子气获得量子点，接收并响应用户输入的针对量子点的磁体磁场调节操作，以使量子点形成自旋量子比特，从而实现用户交互体验半导体量子芯片内部量子比特的调控过程，展示电极结构逻辑，以加深用户对量子计算的理解，并填补相关技术的空白。
参见图3，图3为本发明实施例提供的一种量子比特的调控装置的结构示意图，与图2所示的流程相对应，可以包括：
第一显示模块301，用于在终端界面显示半导体量子芯片的电极结构；其中，所述电极结构包括：源极、漏极、第一电极Barrier gate、第二电极Plunger gate；
第二显示模块302，用于在所述源极和所述漏极间显示二维电子气；
调控模块303，用于接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极的调控操作，基于所述二维电子气获得量子点；
生成模块304，用于接收并响应用户输入的针对所述量子点的磁体磁场调节操作，以使所述量子点形成自旋量子比特。
具体的，所述第二显示模块，具体用于：
接收并响应用户输入的电极电场操控操作，在所述源极和所述漏极间对应生成并显示二维电子气。
具体的，所述调控模块，具体用于：
接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极中第一特定电极的第一调控操作，基于所述二维电子气获得对应的一量子点。
具体的，所述调控模块，具体用于：
接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极中第二特定电极的第二调控操作，基于所述二维电子气获得对应的两个或多个量子点。
具体的，所述终端界面还显示所述半导体量子芯片的ESR线；
所述装置还包括：
翻转模块，用于接收并响应用户输入的、针对所述ESR线的微波操作，将所述自旋量子比特做翻转操作并显示所述自旋量子比特的第一自旋方向。
具体的，还包括：
第三显示模块，用于在所述终端界面的第一区域，显示所述源极和所述漏极间的势阱分布；
第四显示模块，用于在基于所述二维电子气获得量子点时，基于所述势阱分布,显示所述量子点的能级分布；
第五显示模块，用于在将所述自旋量子比特做翻转操作时，基于所述能级分布，显示所述自旋量子比特的第二自旋方向。
具体的，还包括：
第六显示模块，用于在所述终端界面的第二区域，显示所述第一电极和所述第二电极的电极电压信号。
具体的，还包括：
第七显示模块，用于在所述电极结构对应区域动态显示所述磁体磁场调节操作对应的磁场流向。
具体的，所述电极结构以3D建模的初始视角进行显示；
所述装置还包括：
移动显示模块，用于接收并响应用户输入的移动操作，以对应视角显示所述电极结构；
复位显示模块，用于接收并响应用户输入的复位操作，以初始视角显示所述电极结构。
可见，通过在终端界面显示半导体量子芯片的电极结构，其中，电极结构包括：源极、漏极、第一电极Barrier gate、第二电极Plunger gate；在源极和漏极间显示二维电子气，最后接收并响应用户输入的、针对第一电极和第二电极的调控操作，基于二维电子气获得量子点，接收并响应用户输入的针对量子点的磁体磁场调节操作，以使量子点形成自旋量子比特，从而实现用户交互体验半导体量子芯片内部量子比特的调控过程，展示电极结构逻辑，以加深用户对量子计算的理解，并填补相关技术的空白。
本发明实施例还一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
具体的，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：
S1，在终端界面显示半导体量子芯片的电极结构；其中，所述电极结构包括：源极、漏极、第一电极Barrier gate、第二电极Plunger gate；
S2，在所述源极和所述漏极间显示二维电子气；
S3，接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极的调控操作，基于所述二维电子气获得量子点；
S4，接收并响应用户输入的针对所述量子点的磁体磁场调节操作，以使所述量子点形成自旋量子比特。
具体的，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器（Read-Only Memory，简称为ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，简称为RAM）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
可见，通过在终端界面显示半导体量子芯片的电极结构，其中，电极结构包括：源极、漏极、第一电极Barrier gate、第二电极Plunger gate；在源极和漏极间显示二维电子气，最后接收并响应用户输入的、针对第一电极和第二电极的调控操作，基于二维电子气获得量子点，接收并响应用户输入的针对量子点的磁体磁场调节操作，以使量子点形成自旋量子比特，从而实现用户交互体验半导体量子芯片内部量子比特的调控过程，展示电极结构逻辑，以加深用户对量子计算的理解，并填补相关技术的空白。
本发明实施例还提供一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
具体的，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
具体的，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：
S1，在终端界面显示半导体量子芯片的电极结构；其中，所述电极结构包括：源极、漏极、第一电极Barrier gate、第二电极Plunger gate；
S2，在所述源极和所述漏极间显示二维电子气；
S3，接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极的调控操作，基于所述二维电子气获得量子点；
S4，接收并响应用户输入的针对所述量子点的磁体磁场调节操作，以使所述量子点形成自旋量子比特。
可见，通过在终端界面显示半导体量子芯片的电极结构，其中，电极结构包括：源极、漏极、第一电极Barrier gate、第二电极Plunger gate；在源极和漏极间显示二维电子气，最后接收并响应用户输入的、针对第一电极和第二电极的调控操作，基于二维电子气获得量子点，接收并响应用户输入的针对量子点的磁体磁场调节操作，以使量子点形成自旋量子比特，从而实现用户交互体验半导体量子芯片内部量子比特的调控过程，展示电极结构逻辑，以加深用户对量子计算的理解，并填补相关技术的空白。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
Claims (12)
1.一种量子比特的调控方法，其特征在于，包括：
在终端界面显示半导体量子芯片的电极结构；其中，所述电极结构包括：源极、漏极、第一电极Barrier gate、第二电极Plunger gate；
在所述源极和所述漏极间显示二维电子气；
接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极的调控操作，基于所述二维电子气获得量子点；
接收并响应用户输入的针对所述量子点的磁体磁场调节操作，以使所述量子点的电子能级发生劈裂形成自旋量子比特。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述源极和所述漏极间显示二维电子气，包括：
接收并响应用户输入的电极电场操控操作，在所述源极和所述漏极间对应生成并显示二维电子气。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极的调控操作，基于所述二维电子气获得量子点，包括：
接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极中第一特定电极的第一调控操作，基于所述二维电子气获得对应的一量子点。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极的调控操作，基于所述二维电子气获得量子点，包括：
接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极中第二特定电极的第二调控操作，基于所述二维电子气获得对应的两个或多个量子点。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端界面还显示所述半导体量子芯片的ESR线；
所述方法还包括：
接收并响应用户输入的、针对所述ESR线的微波操作，将所述自旋量子比特做翻转操作并显示所述自旋量子比特的第一自旋方向。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述终端界面的第一区域，显示所述源极和所述漏极间的势阱分布；
在基于所述二维电子气获得量子点时，基于所述势阱分布,显示所述量子点的能级分布；
在将所述自旋量子比特做翻转操作时，基于所述能级分布，显示所述自旋量子比特的第二自旋方向。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述终端界面的第二区域，显示所述第一电极和所述第二电极的电极电压信号。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述电极结构对应区域动态显示所述磁体磁场调节操作对应的磁场流向。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电极结构以3D建模的初始视角进行显示；
所述方法还包括：
接收并响应用户输入的移动操作，以对应视角显示所述电极结构；
接收并响应用户输入的复位操作，以初始视角显示所述电极结构。
10.一种量子比特的调控装置，其特征在于，包括：
第一显示模块，用于在终端界面显示半导体量子芯片的电极结构；其中，所述电极结构包括：源极、漏极、第一电极Barrier gate、第二电极Plunger gate；
第二显示模块，用于在所述源极和所述漏极间显示二维电子气；
调控模块，用于接收并响应用户输入的、针对所述第一电极和所述第二电极的调控操作，基于所述二维电子气获得量子点；
生成模块，用于接收并响应用户输入的针对所述量子点的磁体磁场调节操作，以使所述量子点的电子能级发生劈裂形成自旋量子比特。
11.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至9任一项中所述的方法。
12.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至9任一项中所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010631891.6A CN111738449B (zh) | 2020-07-03 | 2020-07-03 | 一种量子比特的调控方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010631891.6A CN111738449B (zh) | 2020-07-03 | 2020-07-03 | 一种量子比特的调控方法及装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111738449A CN111738449A (zh) | 2020-10-02 |
| CN111738449B true CN111738449B (zh) | 2024-01-09 |
Family
ID=72652806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010631891.6A Active CN111738449B (zh) | 2020-07-03 | 2020-07-03 | 一种量子比特的调控方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111738449B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116229794B (zh) * | 2023-05-09 | 2023-08-18 | 国开启科量子技术(北京)有限公司 | 用于模拟量子算法的演示装置及方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004063884A (ja) * | 2002-07-30 | 2004-02-26 | Japan Science & Technology Corp | 二次元電子ガスによる核スピン操作方法、及び、その方法を用いた核スピン操作装置 |
| CN107170813A (zh) * | 2017-06-26 | 2017-09-15 | 中国科学技术大学 | 空穴型半导体电控量子点器件，其制备及使用方法 |
| CN110766162A (zh) * | 2019-09-03 | 2020-02-07 | 华中科技大学 | 一种可扩展的量子信息处理系统及方法 |
| CN110826720A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-02-21 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 一种界面的显示方法及装置、界面的切换方法及装置 |
| CN110968943A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-04-07 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 一种终端界面的显示方法及装置 |
-
2020
- 2020-07-03 CN CN202010631891.6A patent/CN111738449B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004063884A (ja) * | 2002-07-30 | 2004-02-26 | Japan Science & Technology Corp | 二次元電子ガスによる核スピン操作方法、及び、その方法を用いた核スピン操作装置 |
| CN107170813A (zh) * | 2017-06-26 | 2017-09-15 | 中国科学技术大学 | 空穴型半导体电控量子点器件，其制备及使用方法 |
| CN110766162A (zh) * | 2019-09-03 | 2020-02-07 | 华中科技大学 | 一种可扩展的量子信息处理系统及方法 |
| CN110826720A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-02-21 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 一种界面的显示方法及装置、界面的切换方法及装置 |
| CN110968943A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-04-07 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 一种终端界面的显示方法及装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 基于半导体量子点的量子计算;张鑫;李海欧;王柯;曹刚;郭国平;;中国科学:信息科学(第10期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111738449A (zh) | 2020-10-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111652376B (zh) | 一种量子比特信号的读取方法及装置 | |
| CN110795569B (zh) | 知识图谱的向量表示生成方法、装置及设备 | |
| CN111401562B (zh) | 一种终端界面中量子线路的运行方法及装置 | |
| CN114580647B (zh) | 量子系统的模拟方法、计算设备、装置及存储介质 | |
| CN111738449B (zh) | 一种量子比特的调控方法及装置 | |
| CN105700766B (zh) | 用户界面显示系统及方法 | |
| US20230244975A1 (en) | Qubit processing method and apparatus, and non-transitory computer readable medium | |
| Zhang et al. | Eatformer: Improving vision transformer inspired by evolutionary algorithm | |
| CN115587523B (zh) | 高动态空间自适应流体仿真方法、设备及存储介质 | |
| WO2022022729A1 (zh) | 渲染控制方法、设备以及系统 | |
| CN111638829B (zh) | 一种超导量子计算机模拟系统的演示方法和装置 | |
| CN117236805A (zh) | 电力设备控制方法、装置、电子设备和计算机可读介质 | |
| WO2017193367A1 (zh) | 双频容性耦合等离子体刻蚀鞘层二维数值模拟方法及系统 | |
| CN113592074B (zh) | 一种训练方法、生成方法及装置、电子设备 | |
| CN114912336B (zh) | 量子比特仿真模型的建立方法、装置以及可读存储介质 | |
| CN111757164B (zh) | 一种视频播放切换方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN111766990A (zh) | 一种半导体量子芯片结构的显示方法及装置 | |
| US11995532B2 (en) | Systems and devices for configuring neural network circuitry | |
| CN115116552A (zh) | 一种量子化学模拟的分子能量计算方法及装置 | |
| CN115605872A (zh) | 使用模拟交叉开关架构的矩阵素描 | |
| CN113344213A (zh) | 知识蒸馏方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质 | |
| AU2019357720B2 (en) | Fast, efficient real-time electro-magnetic systems simulator that dynamically accepts user input | |
| Chao et al. | Efficient Generation of Membrane and Solvent Tetrahedral Meshes for Ion Channel Finite Element Calculation | |
| CN112784471B (zh) | 水环境可视仿真方法、终端设备以及计算机可读存储介质 | |
| US20230259687A1 (en) | Simulation of atomistic defects in nanoelectronics using polyhedral meshes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 230088 6th floor, E2 building, phase II, innovation industrial park, 2800 innovation Avenue, high tech Zone, Hefei City, Anhui Province Applicant after: Benyuan Quantum Computing Technology (Hefei) Co.,Ltd. Address before: 230088 6th floor, E2 building, phase II, innovation industrial park, 2800 innovation Avenue, high tech Zone, Hefei City, Anhui Province Applicant before: ORIGIN QUANTUM COMPUTING COMPANY, LIMITED, HEFEI |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |